化学键合相色谱法

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一、原理
化学键合相色谱法”——采用化学键合相作固定相的液相色谱法。
化学键合相是利用化学反应通过共价键将有机分子键合在载体(硅胶)表面,形成均一、牢固的单分子薄层而构成的固定相。其分离机理为吸附和分配两种机理兼有。对多数键合相来说,以分配机理为主。通常,化学键合相的载体是硅胶,硅胶表面有硅醇基,SiOH,它能与合适的有机化合物反应,获得各种不同性能的化学键合相。
从键合反应的性质可分为:酯化键合(≡Si-O-C硅氮键合(≡Si-N和硅烷化键合(≡Si-O-Si-C等;硅烷化键合相应用最广泛。这种键合相是用有机氯硅烷与硅醇基发生反应:≡Si–OH+C18H37SiCl3→Si-OSiC18H37+HCl,这种固定相在pH=28.5范围内对水稳定,有机分子与载体间的结合牢固,固定相不易流失稳定性好。
十八烷基硅烷键合相(Octadecylsilane简称ODSC18是最常用的非极性键合相。它们用于反相色谱法,在70℃以下和pH28范围内可正常工作。化学键合固定相具有如下优点:
①柱效高:传质速度比一般液体固定相快;
②稳定性:耐溶剂冲洗,耐高温,无固定液流失,从而提高了色谱柱的稳定性和使用寿命;应用范围广:改变键合有机分子的结构和基团的类型,能灵活地改变分离的选择性,适用于分离几乎所有类型的化合物;且能用各种溶剂作流动相(梯度洗脱)二、流动相
化学键合相色谱所用流动相的极性必须与固定相显著不同,根据流动相和固定相的相对极性不同分为:1、正相键合相色谱法:流动相极性小于固定相极性。
常用非极性溶剂如烷烃类溶剂,样品组分的保留值可用加入适当的有机溶剂(调节剂)的办法调节洗脱强度。常用有机溶剂为极性溶剂如氯仿、二氯甲烷、已腈、醇类等。
适用于分离中等极性化合物,如脂溶性维生素、甾族、芳香醇、芳香胺、脂、有机氯农药等。2、反相键合相色谱法:流动相极性大于固定相极性。
流动相多以水或无机盐缓冲液为主体,再加入一种能与水相混溶的有机溶剂(如甲醇、乙睛、四氢呋喃等)为调节,根据分离需要,改变洗脱剂的组成及含量,以调节极性和洗脱能力。在反相键合相色谱中,极性大的组分先流出,极性小的组分后流出。固定相一般为C18C8
反相键合相色谱法应用最广泛,因为它以水为底溶剂,在水中可以加入各种添加剂,改变流动相的离子强度、pH值和极性等,以提高选择性,而且水的紫外截至波长低,有利痕量组分的检测,反向键合相稳定性好,不易被强极性组分污染,且水廉价易得,安全。
荧光素荧光与PH关系
假设荧光物质为弱酸或者是弱碱性物质,溶液的PH会对荧光物质的强度产生很大的影响。大多数含酸性或者是碱性的芳香族化合物的荧光光谱对于溶剂的PH和氢键能力很敏感。体系的PH的变化影响了荧光基团的电荷状态。PH改变时,配位比也会发生改变。从而影响金属离子-有机配位体荧光配合物的荧光发射。高浓度样品对荧光的影响,高浓度样品应该进行稀释
激发光照射高浓度样品,在激发光入口附近产生荧光,但这些荧光不会进入荧光检测器。高浓度样品中,分子之间相互作用发生活性阻碍作用荧光的再吸收荧光和磷光的区别
磷光是一种缓慢发光的光致冷发光现象。当某种常温物质经某种波长的入射光(通常是紫外线或X射线)照射,吸收光能后进入激发态(通常具有和基态不同的自旋多重度)然后缓慢地退激发并发出比入射光的的波长长的出射光(通常波长在可见光波段)而且与萤光过程不同,当入射光停止后,发光现象持续存在。

发出磷光的退激发过程是被量子力学的跃迁选择规则禁戒的,因此这个过程很缓慢。荧光(Fluorescence:由多重度相同的状态间发生辐射跃迁产生的光,如S1→S0的跃迁。
分子由激发态回到基态时,由于电子跃迁而由被激发分子发射的光。物质经过紫外线照射后发出荧光的现象可分为两种情况,第一种是自发荧光,如叶绿素、血红素等经紫外线照射后,能发出红色的荧光,称为自发荧光;第二种是诱发荧光,即物体经荧光染料染色后再通过紫外线照射发出荧光,称为诱发荧光。磷光和荧光的区别:磷光是不同多重度的状态间辐射跃迁的结果,由于该过程是自旋禁阻的因此与荧光相比其速度常数要小的多。
拉曼光和分子荧光磷光
荧光和磷光都是物质从激发态跃迁,自发辐射产生的。通常自发辐射强度都有一个衰减过程,衰减过程最初的一段时间内的辐射,称之为荧光,之后的衰减过程称之为磷光;瑞利光是光子遇到微小粒子散射产生的,瑞利光的频率和入射光是同样的;
拉曼光是入射光子和分子相互作用后产生,会生成两种频率成分,一种是入射光频率减去分子振动能级频率,一种是入射光频率加上分子振动能级频率,在频谱上,前一种称之为斯托克斯线,强度较大,后一种称之为反斯托克斯线,强度非常弱。
分子离子峰
在质谱分析中有机化合物样品的蒸气进入电离室,受到电子流轰击或其他方式的作用,打掉一个电子后(大多数情况是失去一个电子,偶尔有失去23个电子)形成具有一个不成对电子的正离子称为分子离子,而产生的峰称为分子离子峰,也称母峰。助色团
分子中本身不吸收辐射而能使分子中生色基团的吸收峰向长波长移动并增强其强度的基团。助色团的基本特点是在基团中最少还有一对孤对电子,使其可以通过共振来增大分子的共轭体系。如果助色团位于发色团的间位位置,则基本不影响分子的颜色。荧光量子产率
荧光量子产率(Yf)即荧光物质吸光后所发射的荧光的光子数与所吸收的激发光的光子数之比值。它的数值在通常情况下总是小于1YF的数值越大则化合物的荧光越强,而无荧光的物质的荧光量子产率却等于或非常接近于零。Yf=kf/(kf+Σki
量子产率取决于辐射和非辐射跃迁过程,即荧光发射、系间跨越、外转移和内转移等的相对速率,式kf是荧光发射的速率常数Σki是系间跨越等非辐射跃迁过程的速率常数的总和。通常kf主要取决于分子的化学结构Σki主要取决于化学环境,同时也与化学结构有关。磷光的量子产率与荧光相似。蓝移(或紫移,hypsochromicshiftorblueshift是吸收峰向短波长移动。保留值
气相或液相操作中,当仪器的操作条件保持不变时,任一物质的色谱峰总是在色谱图上固定的位置出现,即有一定的保留值。又包含:死时间,保留时间,校下保留时间,保留体积,等等、电子光谱
分子电子电子能级之间跃迁产生的光谱斯托克斯位移
固体吸收光子(吸收)的能量将大于辐射光子(发光),因此发光光谱与吸收光谱相比,将向能量较低的方向偏移(红移),两个光子能量的差值称为斯托克斯谱位移。能量的差值主要是由于晶体中热质子的损耗,在该过程相反过程中使得晶体得到冷却。荧光光谱发生向短波方向的位移被称为反斯托克位移Anti-Stoke’sshift偶极矩
正、负电荷中心间的距离r和电荷中心所带电量q的乘积,叫做偶极矩μ=r×q

共振线
原子受到外界能量激发时,其外层电子从基态跃迁到激发态所产生的吸收线称为共振吸收线,简称共振线。外层电子由激发态直接跃迁到基态时所辐射谱线称为共振发射线,也简称为共振线。原子由激发态直接跃迁到基态所发射的谱线。由最低激发态跃迁到基态所发射的谱线,称为第一共振线。第一共振线的激发能最低,原子最容易激发到这一能级因此,第一共振线辐射最强,最易激发。上述为共振线的广泛定义。生色团
生色团是指分子中含有的,能对光辐射产生吸收、具有跃迁的不饱和基团。某些有机化合物分子中存在含有不饱和键的基团,能够在紫外及可见光区域内(200800nm)产生吸收,且吸收系数较大,这种吸收具有波长选择性,吸收某种波长(颜色)的光,而不吸收另外波长(颜色)的光,从而使物质显现颜色,所以称为生色团,又称发色团(chromophore增色效应
增色效应是指由于化合物结构改变或其他原因,使吸收强度增加的效应HPLC
高效液相色谱是色谱法的一个重要分支,以液体流动相,采用高压输液系统,将具有不同极性的单一或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相泵入装有固定相的色谱柱,在柱内各成分被分离后,进入检测器进行检测,从而实现对试样的分析。质量分析器
质谱仪的重要组成部件,位于离子源和检测器之间,依据不同方式将离子源中生成的样品离子按质荷比m/z的大小分开。化学位移
由于有机分子中各种质子受到不同程度的屏蔽效应,因此在核磁共振谱的不同位置上出现吸收峰。极化率
极化曲线上,电位对于电流密度导数/di阳和/di阴分别称为阳极阴极在该电流密度时的极化率,它们分别等于通过极化曲线上对应于该电流密度的点的切线的斜率。极化率的倒数di/dφ可作为电极反应过程进行难易程度的量度,称为该电位下电极反应过程的真实效率。对于非极性分子,若极化率α越大,则在外电场诱导出的偶极矩越大。极性分子具有永久偶极矩,他的极化率是原子极化电子极化与定向极化的总和。化学传感器
对各种化学物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器
原子发射光谱,原子吸收光谱,紫外可见分光光度法、荧光光谱、化学发光应用于金属离子的检测通常认可的重金属分析方法有:紫外可分光光度法(UV、原子吸收法(AAS、原子荧光法(AFS
AAs它与主要用于无机元素定性分析的原子发射光谱法相辅相成,已成为对无机化合物进行元素定量分析的主要手段。原子吸收光谱是依据在待测样品蒸气相中的被测元素的基态原子,对由光源发出的被测元素的特征辐射光的共振吸收,通过测量辐射光的减弱程度,而求出样品中被测元素的含量。它的主要功能是测定各种样品中金属和非金属元素的含量。由于本法的灵敏度高,分析速度快,仪器组成简单,操作方便,特别适用于微量分析和痕量分析紫外可见分光光度法(UV
直接用于定量分析的较少。加入显色剂使待测物质转化为在紫外和可见光区有吸收的化合物来进行光度测定。其检测原理是:重金属与显色剂通常为有机化合物,可于重金属发生络合反应,生成有色分子团,溶液颜色深浅与浓度成正比。在特定波长下,比色检测。
紫外可见分光光度计是测量物质分子对不同波长(或特定波长)的光的吸收强度仪器。分光光度计的基本

原理是:光的吸收与吸收层厚度成正比,与溶液浓度成正比,即服从朗伯——比尔定律(A=kbC,它是吸光光度分析的理论基础。原子荧光光谱法
通过测量待测元素的原子蒸气在特定频率辐射能激以下所产生的荧光发射强度,以此来测定待测元素含量的方法。原子荧光光谱法虽是一种发射光谱法,但它和原子吸收光谱法密切相关,兼有原子发射和原子吸收两种分析方法的优点,又克服了两种方法的不足。原子荧光光谱具有发射谱线简单,灵敏度高于原子吸收光谱法,线性范围较宽干扰少的特点,能够进行多元素同时测定。原子荧光光谱仪可用于分析汞、砷、锑、铋、硒、碲、铅、锡、锗、镉锌等11种元素。化学发光法
阳极溶出伏安法是将恒电位电解富集与伏安法测定相结合的一种电化学分析方法。这种方法一次可连续测定多种金属离子,而且灵敏度很高,能测定10-7-10-9mol/L的金属离子。此法所用仪器比较简单,操作方便,是一种很好的痕量分析手段。
气相色谱载气的选用载气的选择:
在热导池体温度与载气流速等实验条件恒定时,检测器的灵敏度决定于载气与组分热导率之差,两者相差越大,电阻R改变越大,检测器越灵敏。若λλ,则不产生信号。用氮气为载气,样品为空气。因λλ,则样品不出峰。氮气的热导率比较小,与多数有机物的热导率[一般小于3×10W(m·K]相差较小,因此用氮气为载气时,灵敏度低,且有时出倒峰。若选用氢气为载气,可获得较高的检测灵敏度,而且不出倒峰,但不安全。氦气较理想,但价格较贵。
化合物(入×100氢气22.36氦气17.42空气3.14氮气3.14甲烷4.56乙烯3.10丙烷2.641.84乙醇2.22丙酮1.76
气相色谱仪载气选择
在气相色谱仪中可以做为载气的气体其种类较多,如:氮、氦、氢、氩等。目前国内实际应用最多的是氮气和氢气。氦气虽然有其独特的特点,鉴于国内来源缺乏,成本又高,一般很少应用。
1)氢气:由于它具有分子量小,分子半径大,热导系数大,粘度小等特点,因此在使用TCD时常采用它作载气。在FID中它是必用的燃气。氢气的来源目前除氢气高压钢瓶外,还可以采用电解水的氢气发生器,氢气易燃易爆,使用时,应特别注意安全。
2)氮气:由于它的扩散系数小,柱效比较高,致使除TCD外,在其他形式的检测器中,多采用氮气作载气。它之所以在TCD中用的较少,主要因为氮气热导系统小,灵敏度低,但在分析H2时,必须采用N2作载气,否则无法用TCD解决H2的分析问题。化验室分析测试色谱技术操作
选择何种气体作载气,首先要考虑使用何种检测器、使用热导池检测器时,选用氢或氦作载气,能提高灵敏度,氢载气还能延长热敏元件钨丝的寿命、氢火焰检测器宜用氮气作载气,也可用氢气;电子捕获检测器常用氮气纯度大于;火焰光度检测器常用氮气和氢气、扩散系数与载气性质有关,与载气的摩尔质量平方根成反比,所以选用摩尔质量大的载气、可以使减小质量大的,使用高线速时,宜选用摩尔量小的。选择载气的依据和气相色谱常用的载气
作为气相色谱载气的气体,要求要化学稳定性好;纯度高;价格便宜并易取得;能适合于所用的检测器。常用的载气有氢气、氮气、氩气、氦气、二氧化碳气等等。气相色谱仪使用气体的纯度和选择原则
操作气相色谱仪如何选用不同气体纯度的气源做载气和辅助气体,原则上讲,选择气体纯度时,主要

取决于①分析对象;②色谱柱中填充物;③检测器。我们建议在满足分析要求的前提下,尽可能选用纯度较高的气体。这样不但会提高(保持)仪器的高灵敏度,而且会延长色谱柱,整台仪器(气路控制部件,气体过滤器)的寿命。实践证明,作为中高档仪器,长期使用较低纯度的气体气源,一旦要求分析低浓度的样品时,要想恢复仪器的高灵敏度有时十分困难。对于低档仪器,作常量或半微量分析,选用高纯度的气体,不但增加了运行成本,有时还增加了气路的复杂性,更容易出现漏气或其他的问题而影响仪器的正常操作。另外,为了某些特殊的分析目的要求特意在载气中加入某些“不纯物”,如:分析极性化合物添加适量的水蒸气,操作火焰光度检测器时,为了提高分析硫化物的灵敏度,而添加微量硫。操作氦离子化检测器要氖的含量必须在5~25ppm,否则会在分析氢,氮和氩气时产生负峰或“W”形峰等。气体纯度低的不良影响
根据分析对象,色谱柱的类型,操作仪器的挡次和具体检测器,若使用不合要求的低纯度气体,不良影响有以下几种可能:
1)样品失真或消失:如H2O气使氯硅样品水解;
2)色谱柱失效:H2OCO2使分子筛柱失去活性,H2O气使聚脂类固定液分解,O2使PEG断链;3)有时某些气体杂质和固定液相互作用而产生假峰;
4)对柱保留特性的影响:如:H2O对聚乙二醇等亲水性固定液的保留指数会有所增加,载气中氧含量过高时,无论是极性或是非极性固定液柱的保留特性,都会产生变化,使用时间越长影响越大。5)检测器:
TCD:信噪比减小,无法调另,线性变窄,文献中的校正因子不能使用,氧含量过大,使元件在高温时加速老化,减少寿命。
FID:特别是在Dt110ˉ⒒/秒下操做时,CH4等有机杂质,会使基流激增,噪声加大不能进行微量分析。
ECD载气中的氧和水对检测器的正常工作影响最大,在不同的供电工作方式中,脉冲供电比直流电压供电影响大,固定基流脉冲调制式供电比脉冲供电影响大。这就是为什么目前诸多在操作固定基流脉冲调制式ECD时,在载气纯度低时必须把载气纯度选择开关从“标准氮”拨到“一般氮”位置的原因。大家会发现在此情况下操作,不但灵敏度变低,而且线性亦变窄了。实践证明:在操作ECD时,载气中的水含量低于0.02ppm,氧低于1ppm时可达到较理想的性能。值得指出的是,我们多次发现由于仪器的调节气路系统被污染而造成的对载气的二次污染至使ECD基频大幅度增加使信燥比减小。
FPDNPD等常用检测器,由于他们属于选择性检测器,操做时要根据分析要求,特别注意被测敏感物质中杂质的去除。

本文来源:https://www.2haoxitong.net/k/doc/c4c2886b4b35eefdc8d33364.html

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